Bahan fisil adalah bahan bakar yang mampu mempertahankan reaksi berantai fisi nuklir dengan memanfaatkan energi termal neutron . [ 1 ] Perubahan material pada bahan fisil digunakan untuk mengatur reaktivitas , optimasi dan pemuatan bahan bakar dalam teras reaktor nuklir serta menghasilkan bahan selongsong dan air pendingin yang berinteraksi dengan sinar gamma dan neutron. [ 2 ] Sebagian besar bahan bakar nuklir mengandung elemen aktinida fisil berat yang mampu menjalani dan mempertahankan fisi nuklir . Tiga isotop fisil yang paling relevan adalah uranium-233 , uranium-235 dan plutonium-239 .
Untuk menjadi bahan bakar yang berguna untuk reaksi berantai fisi nuklir, bahan tersebut harus:
- Berada di wilayah kurva energi ikat di mana reaksi berantai fisi dimungkinkan (yaitu, di atas radium)
- Memiliki probabilitas fisi yang tinggi pada penangkapan neutron
- Melepaskan rata-rata lebih dari satu neutron per penangkapan neutron. (Cukup pada setiap fisi, untuk mengkompensasi non-fisi dan penyerapan dalam bahan non-bahan bakar)
- Memiliki waktu paruh yang cukup lama
- Tersedia dalam jumlah yang sesuai
| Neutron termal [ 3 ] | Neutron epitermal | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| σ F (b) | σ γ (b) | % | σ F (b) | σ γ (b) | % | |
| 531 | 46 | 8.0% | 233 U | 760 | 140 | 16% |
| 585 | 99 | 14.5% | 235 U | 275 | 140 | 34% |
| 750 | 271 | 26.5% | 239 Pu | 300 | 200 | 40% |
| 1010 | 361 | 26.3% | 241 Pu | 570 | 160 | 22% |
Nuklida fisil dalam bahan bakar nuklir meliputi:
- Uranium-233 dibiakkan dari thorium-232 dengan penangkapan neutron dengan langkah-langkah peluruhan menengah dihilangkan.
- Uranium-235 yang terdapat dalam uranium alam dan uranium yang diperkaya
- Plutonium-239 dibiakkan dari uranium-238 dengan penangkapan neutron dengan langkah-langkah peluruhan menengah dihilangkan.
- Plutonium-241 dibiakkan dari plutonium-240 secara langsung dengan penangkapan neutron.
Nuklida fisil tidak memiliki peluang 100% mengalami fisi pada penyerapan neutron. Kesempatan tergantung pada nuklida serta energi neutron.
Pemanfaatan
Bahan fisil dari uranium dan plutonium dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar nuklir bekas untuk menghasilkan energi listrik . Hasil absorpsi neutron pada uranium-238 akan menghasilkan plutonium-239 dan isotop uranium-235 yang tidak terbakar yang memiliki kandungan bahan fisil yang lebih banyak dibandingkan uranium alam . Kandungan uranium-235 pada hasil pembakaran uranium alam hanya 0,7% Urainum-235. Sedangkan uranium-235 menghasilkan bahan fisil sebanyak 0.9% dan plutonium-239 sebanyak 0,6% sehingga totalnya menjadi 1,5%. Jumlah ini masih dapat digunakan untuk berbagai reaktor termal konvensional, dengan bahan bakar MOX , atau reaktor cepat dengan bahan bakar plutonium. [ 4 ]
Referensi
- ^ "NRC: Glossary -- Fissile material" . www.nrc.gov .
- ^ Rohanda, Anis (2015). . Tri Dasa Mega . 17 (1): 14.
- ^ "Interactive Chart of Nuclides" . Brookhaven National Laboratory. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-01-24 . Diakses tanggal 2013-08-12 .
- ^ Dewita, E., dan Alimah, S. (Juni 2005). . Jurnal Pengembangan Energi Nuklir . 7 (1): 44. ISSN 2502-9479 .
